03.06 人體自我保護、免疫系統有多神奇?

烏鴉八神庵


生命世界中免疫功能的歷史非常悠久,它有多神奇,自然界的生存競爭就有多慘烈。

圖示:所有細胞都生活在危機四伏的環境中,被病毒、真菌、微生物、寄生蟲時刻騷擾侵襲著,甚至連巨型病毒都會被更小的病毒寄生,整個生命世界的寄生鏈條比食物鏈還要誇張。要想對付這些寄生者,我們就得有一套免疫系統。


免疫系統-寄生者共同進化,不斷上演著道高一尺魔高一丈的戲劇,由此讓免疫系統變得越來越複雜,也變得越來越神奇。但無論免疫系統怎樣進化,都無法將這些寄生者滅絕,這真是一大遺憾。

圖示:人體免疫系統的複雜組成,是通過進化一步一步加以完善的。


不妨讓我們瞭解一下神奇免疫系統的進化歷程吧


免疫系統的簡要進化歷程

所有生物都至少有一種防禦形式,即便連單細胞的大腸桿菌都有一定的能力對抗噬菌體,人類的基因編輯技術正是在研究大腸桿菌對抗噬菌體的過程中發現的。

圖示:試圖入侵大腸桿菌的噬菌體。大腸桿菌並非毫無辦法,否則這種細菌早就絕種了


而複雜的脊椎動物,包括人類,則通過一組更加複雜的防禦反應(稱為免疫系統)來抵禦寄生蟲、真菌、微生物和病毒的侵襲,甚至用來防禦自身細胞的癌變。這種保護系統是從簡單的防禦機制演變而來的,但其具體的進化歷程還不完全清楚。畢竟免疫系統沒法成為化石供我們研究。因此我們只能研究現存生物,嘗試性的還原脊椎動物免疫系統的進化歷程。


畢竟所有動物,不管它多原始,都具有識別自我和排斥外來“入侵者”的一般性免疫能力,通過研究現存的各種不同動物所擁有的免疫能力,並根據這些動物在進化樹中的相對位置,我們可以合理推斷出免疫系統的進化史。


  • 無脊椎動物中的免疫:吞噬細胞的進化

圖示:俗稱海菠蘿的海鞘

科學家發現,甚至連無脊椎動物都具有區分自身和非自身組織的能力。


當我們在環節動物蠕蟲或海星之間做組織移植時,外來的組織通常會被吞噬細胞(吞噬和破壞外來物質的細胞)和類似淋巴細胞(免疫系統的白細胞)的細胞破壞!海星具有很強的再生能力,但它拒絕接受來自別的海星的組織,但假如是來自同個海星的克隆體,那就可以隨便進行移植!

圖示:海星具有變態般的再生能力,但它們能夠識別我和非我。


比如先將一個海星切成兩半,等長成兩個海星後,現在在把兩個海星切開,並交換一半身體,那麼這樣的移植手術是可以成功的!這意味著海星這種動物就已經演化出,類似於脊椎動物中細胞免疫的體系了。


1882年12月,一位37歲的俄羅斯動物學家Ilya Metchnikoff(伊利亞·梅什尼科夫)在西西里島東北海岸的海邊,沿著海灘漫步時,隨手用一根玫瑰刺刺穿了透明的海星幼蟲,回家後,他在顯微鏡下觀察這個海星幼蟲。他發現很多微小的變形細胞細胞覆蓋了刺,似乎在嘗試吞噬這根木刺。於是,Metchnikoff將這些細胞稱為吞噬細胞。事實證明,吞噬細胞具有保護機制。細胞免疫學也因此誕生。

圖示:發現吞噬細胞。


  • 脊椎動物的免疫能力:進化出免疫球蛋白(抗體),也讓疫苗這項技術的出現成為可能

脊椎動物則擁有自然界中最複雜的免疫系統。脊椎動物具有一系列複雜的淋巴細胞和免疫球蛋白(Ig,也稱為抗體,人類有五種免疫球蛋白),只有脊椎動物中才存在免疫球蛋白。最原始的現存脊椎動物無頜魚(hagfish和lampreys)中也存在微弱的免疫球蛋白反應,這讓我們知道,在脊椎動物的進化過程中,免疫球蛋白得到了強化。


在軟骨魚(鯊魚)和硬骨魚中,出現了胸腺和脾臟,同時還出現了IgD和IgM類免疫球蛋白。但魚類缺乏特殊的淋巴結,它們只是在腸道中有一簇淋巴細胞,起到類似淋巴結的作用,防止病從口入。

圖示:普通硬骨魚類的胸腺和脾臟,但魚類沒有專門的淋巴結和淋巴系統。


陸生脊椎動物 ,包括兩棲動物,爬行動物,鳥類和哺乳動物,演化出胸腺,脾,骨髓和淋巴結和淋巴系統這套完整的免疫系統並能多製造一種抗體IgG抗體。

鳥類和哺乳動物又能多製造一種抗體:IgA

哺乳動物則擁有獨特的IgE抗體

這就意味著只有哺乳類動物擁有五大類抗體:

IgM、IgD、IgG、IgA、IgE

當動物從海里登陸後,它們的免疫系統產生了一次飛躍性的進化,從免疫系統的器官組成,一直到生成各種抗體,這暗示我們陸地上討生活比海里艱難。意味著陸地上面對的威脅更加多樣化。


關注裸猿的故事,解密複雜人體


裸猿的故事


2000多年前,人類就發現曾在瘟疫流行中患過某種傳染病而康復的人,對這種疾病的再次感染具有抵抗力,稱為“免疫”。

人體有一個完善的免疫系統來執行免疫功能,免疫系統包括免疫器官、免疫組織和免疫分子。免疫器官又分為中樞免疫器官和外周免疫器官,中樞免疫器官有胸腺和骨髓,外周免疫器官有脾臟、淋巴結等。對於免疫細胞,我們最熟悉的就是B淋巴細胞和T淋巴細胞了其他的還有吞噬細胞、樹突狀細胞等。免疫分子包括TCR、BCR、CD分子等。



免疫系統識別和清除“非己”物質等整個過程我們稱之為免疫應答,可分為先天性免疫(固有免疫、非特異性免疫)和適應性免疫(獲得性免疫、特異性免疫)兩大類。

固有免疫是生物在長期進化中逐漸形成的,是機體抵禦病原體入侵的第一道防線。主要由組織屏障、固有免疫細胞和固有免疫分子組成。 組織屏障包括皮膚表面的物理屏障(呼吸道黏膜上皮細胞纖毛及粘膜表面分泌液均屬於物理屏障)、化學屏障(汗液中的乳酸,胃液中的胃酸等均屬於化學屏障)、微生物屏障(指寄居在皮膚和黏膜表面的正常菌群,可通過競爭結合上皮細胞、競爭吸收營養物質和分泌殺菌、抑菌物質等方式抵禦病原體的感染)和體內的血腦屏障、血胎屏障。 參與固有免疫的細胞如單核/巨噬細胞、樹突狀細胞、粒細胞、NK細胞和NKT細胞,其識別免疫原雖然不像T細胞和B細胞那樣具有高度的特異性,但可通過一類模式識別受體去識別病原微生物表達的稱為病原體相關模式分子的結構。 固有免疫分子則包含補體系統如C3b、C4b、C5a等,細胞因子如腫瘤壞死因子、干擾素、白細胞介素等及其他抗菌物質。

適應性免疫應答是指體內T、B淋巴細胞接受“非己”的物質刺激後,自身活化、增值、分化為效應細胞,產生一系列生物學效應的全過程。與固有免疫相比,適應性免疫有三個主要特點,即特異性、耐受性、記憶性。該過程比較複雜,有興趣的可以翻閱人民衛生出版社的醫學免疫學這本書。

以上大致介紹了免疫系統的分類和免疫應答的種類及其特點。如有錯誤,歡迎指正,謝謝。


小小的醫學生


人體非常之神奇,應該是世界上最複雜及精細的機器了;今天我們來聊聊免疫系統的神奇之處吧!可以給免疫系統一個國防部部長的職位了。

免疫系統簡單說就是阻止細菌/病毒對人體的侵襲;對抗間諜和國外軍隊的部門。

數不清的細菌、病毒和毒物之類就好比間諜和敵軍,

免疫系統仰賴數百萬的防禦性白血細胞好比解放軍戰士。

免疫系統是人身體最主要的安全衛士使身體免受感染、疾病所折磨;這個系統是由細胞、組織及器官組成的巨大網絡協調身體的防禦工作對抗任何對健康有威脅作用的攻擊。

比如現在夏天被蚊子叮咬,不一會兒你就有癢的感覺,然後起了個包!癢及包的出現是很重要的信號,說明已啟動了免疫系。

看看人體遭受細菌病毒攻擊時是如何發起有效的反擊的!

在人體內部,我們的身體充滿了白細胞,白細胞四處移動就像人體的保安人員,全天24h監控在看血液、組織及器官裡有沒有可疑的徵兆---抗原,這些分子附在病原體及其它外來物質的表面,一旦細胞偵測到它們。只要幾分鐘就會啟動體內的防禦免疫反應。

首先,吞噬細胞引發免疫反應,將巨噬細胞及樹狀細胞送進血液中,它們隨著血液循環消滅任何碰到的外來細胞;把它們吃掉,就這麼簡單。這讓吞噬細胞能辨認,它們剛剛吃下的入侵者抗原,並把這些信息傳送給第二種細胞組群,它們就是淋巴細胞;有一群淋巴細胞稱為T細胞它們會尋找受到感染的細胞,並快速殺掉它。

同時,B細胞及輔助T細胞會用從特異抗原得到的信息,開始製造稱為抗體的特殊蛋白質,這才是主要部分。每一種抗原都有獨特對應的抗體能與之結合,就像鎖和鑰匙;並摧毀入侵的細胞。B細胞能製造數百萬個抗體,在體內循環並攻擊入侵者,直到最糟糕的威脅被中和為止。

這些在進行的同時,熟悉的症狀像發高燒及腫脹。正是設計來幫助免疫反應的過程。

溫熱的身體讓細菌及病毒難以繁衍及傳播,因為它們對溫度敏感,而且當身體的細胞受損會釋放出化學物質讓液體滲出到附近的組織造成腫脹;那也會吸引吞噬細胞,吃掉入侵者及受損細胞,免疫反應通常會在幾天內消滅威脅。

這場免疫之戰是不是配合非常完美。

有著各種白血球來對付不同的威脅;T細胞和B細胞兩大細胞組群,協調雙管齊下。

外界可以對身體造成威脅的東西非常多種,而免疫系統也具備著各種防禦法。


免疫系統還提供另一個好處,它幫助我們發展長期免疫力,當B細胞與T細胞鑑定出抗原,它們會用那筆信息在未來辨識入侵者。所以,當威脅者再度入侵細胞可以快速派出正確的抗體,在影響更多細胞前就解決它。像水痘,乙肝,脊髓灰質呀等就是如此,現在小孩子都會打的疫苗。

不過有些人有自體免疫疾病,會欺騙免疫系統,攻擊自己體內健康的細胞,沒有人知道到底是什麼原因造成這樣的現象,但是這些失調會破壞免疫系統到各種程度,並造成潛在問題像關節炎,一型糖尿病,及多發性硬化症。然而,對大多數人而言,健康的免疫系統可以在一生中成功抵擋約300次感冒及無數其他可能的感染。沒有它,這些威脅會升級變得更危險。所以下次你感冒或被蚊子叮而抓癢想想免疫系統,我們欠它一輩子啊


知麻糖


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